VII Международный конкурс научно-исследовательских и творческих работ учащихся
Старт в науке
Маленькая модель большого мира
Автор работы награжден дипломом победителя II степени
Полная версия работы доступна во вкладке "Файлы работы" в формате PDF
Введение
Я очень люблю природу и животный мир. Мне нравится изучать природные процессы, происходящие постоянно вокруг нас. Одним из самых интересных объектов изучения является экологические системы различных видов.
Любой живой организм встречается в природе только там, где находит все условия для жизни: тепло, свет, достаточно пищи и воды. Каждый уголок природы населен только теми живыми существами, которые хорошо приспособлены к условиям своего обитания и чувствуют себя здесь как дома. В другом месте они жить не смогут. Совокупность живых организмов и среды их обитания, где они способны совместными усилиями обеспечить круговорот веществ, называется экологической системой.
Экологическая система устроена мудро. В ней есть все, что необходимо для жизни и ничего лишнего. Мне стало так интересно, что я решила изготовить маленькую модель такой экосистемы и наблюдать за ней. В сети интернет можно найти много интересных идей на эту тему. Для воплощения одной из них у меня нашлись все необходимые предметы и материалы. Так я решила провести исследование на тему создания экологической системы внутри террариума для растений, сделанного своими руками.
Цель исследования.
Изучение экологической системы окружающего нас мира. Получение опыта создания и поддержания замкнутой экосистемы на примере террариума для растений.
Гипотеза.
Используя знания о природе, можно создать модель маленького мира, в котором образуется своя экологическая система, интересная для наблюдений.
Задачи исследования.
Устроить террариум с растениями, в котором будут созданы условия для образования экологической системы. Выявить природные факторы, влияющие на рост растений.
Методы исследования.
Изучение познавательной литературы и электронных ресурсов. Эксперимент по созданию модели предмета исследования. Собственные наблюдения. Фиксация результатов наблюдений на фотоаппарат.
Глава 1.
Террариум – маленькая экологическая система в вашей комнате
1.1. Что такое террариум и его виды.
Слово террариум произошло от латинского terra - земля. Это ёмкость, в которой созданы необходимые условия для содержания некоторых животных (амфибий и рептилий, насекомых), а также растений. Террариумы делятся на различные виды по примеру природных экологических систем, пригодных для жизни какого-либо вида животных или растений. Они могут быть пустынными или сухими, умеренного типа, субтропическими, влажными, террариумами дождевого леса, африканской саванны и т.д. Террариум для содержания земноводных животных, в котором имеется маленький водоём, называется акватеррариум. Террариум, в котором устроено маленькое болото для влаголюбивых животных и растений, называется палюдариум. Для полностью водных животных - аквариум. Для насекомых и паукообразных - инсектариум.
1.2. Террариум с растениями, как он устроен.
Для содержания растений применяется вид террариума - флорариум. Он приобретает большую популярность в растениеводстве. Такой террариум может быть изготовлен из стекла, пластика, из старых лабораторных колб, аквариумов и даже отслуживших свой срок электролампочек. Можно использовать любую емкость, главное, чтобы её стенки хорошо пропускали солнечный свет.
В выбранной емкости необходимо сделать грунт, который будет способен пропускать и в тоже время удерживать влагу. На этот грунт высаживаются растения. Далее нужно решить вопрос, как поливать растения. Для этого в крышке ёмкости делается небольшое отверстие, либо с самого начала выбирается емкость в виде бутылки или колбы с узким горлышком.
А ещё можно закрыть террариум плотной крышкой, тогда вода из него не будет испаряться, и поливать растения не нужно.
1.3. Приятное дополнение к интерьеру.
Содержание растительных террариумов в доме стало модным направлением в садоводстве. Его ещё называют экодизайн. Действительно, мини-оранжерея в прозрачной емкости выглядит необычно и стильно.
Человека периодически тянет к природе. Для того, чтобы чувствовать себя комфортнее в четырех стенах, необходим маленький живой уголок. Сделанный своими руками террариум с любимыми красивыми растениями или цветами станет прекрасным дополнением к интерьеру в любом доме и офисе, создаст в нем уютную атмосферу. Кроме этого, у вас будет свой очаровательный мини-садик.
Глава 2. Практическая часть
2.1. Место и время исследований, возникшие проблемы и способы их решения.
Эксперимент по созданию террариума начал проводиться в июне 2017 года и до настоящего времени. Объект исследования размещен в квартире кирпичного пятиэтажного дома, где и проводились все основные наблюдения.
При проведении эксперимента возникли проблемы, препятствующие успешному исследованию и получению достоверных результатов.
Сначала мне надо было выбрать емкость или сосуд для устройства террариума. Из всех подходящих мне больше всего понравилась емкость для аквариума объемом 40 литров из прозрачного прочного стекла (Приложение 1). Далее нужно было определить место в квартире для установки террариума, причем такое, чтобы на него не попадали прямые солнечные лучи, но в тоже время было достаточно света. В результате террариум был установлен на подоконнике с солнечной стороны, а для ограждения от прямых солнечных лучей на окне были установлены жалюзи белого цвета.
Отдельно решался вопрос, какой вид экосистемы будет моделироваться. Можно было бы сделать в крышке отверстие для полива растений, и тогда за террариумом потребуется периодический уход. А можно было сделать герметичную крышку и наблюдать замкнутую, изолированную экосистему. Я выбрала второй вариант, как более сложный и интересный. В замкнутой герметичной емкости наблюдается не только жизнь растений, но и круговорот воды в «природе». Крышку для террариума мы с папой вырезали из оконного стекла, а герметичность крышки обеспечили с помощью обычного детского пластилина. Ещё немаловажная проблема - это выбор растений. Изучив в интернете информацию на эту тему, я решила взять всем известные растения из леса Южского района. Когда все проблемы были решены, пришло время насыпать грунт и высаживать растения.
2.2. Устройство террариума.
Для устройства террариума был заготовлен песок, земля для формирования почвы и дренаж, в качестве которого использовался керамзит. Стеклянная емкость и крышка были тщательно отмыты и протерты насухо. Когда все было готово, я с родителями отправилась в любимый лес за растениями. С собой мы взяли лопату и несколько вёдер (Приложение 2).
Согласно изученных рекомендаций, растения для моего террариума нужно выбирать влаголюбивые и легко переносящие недостаток солнечного света. К ним относятся различные виды мха и низкорослых папоротников. Я легко нашла их в лесу и выкопала из земли вместе с корнем и кусочком почвы (Приложение 3). Но с одними мхом и папоротником террариум получился бы скучным. И я решила добавить в него кустики черники и брусники, так как они растут рядом в таких же условиях (Приложение 4). А когда выходили из леса, я не смогла пройти мимо земляники, кустик которой также взяла с собой (Приложение 5).
В интернете много информации о том, как правильно устроить террариум. Я внимательно прочитала все рекомендации и приступила к работе.
На дно приготовленной стеклянной емкости я насыпала слой маленьких камней, в моем случае – это керамзит. Получился дренаж, который будет обеспечивать удержание влаги и воздуха (Приложение 6).
Затем я насыпала слой песка, примерно 2-3 см (Приложение 7).
На песок нужно было положить слой земли, в которую высаживаются растения. Но в моём случае слой земли насыпать не потребовалось, так как она в достаточном количестве осталась на корнях растений (Приложение 8).
Посаженные растения рекомендовалось полить водой. Я этого делать не стала, потому что в земле уже было избыточное количество влаги после продолжительных дождей.
Последний шаг - установка плотной крышки. По верхнему периметру террариума я уложила пластилин, затем стеклянную крышку, и легкими нажатиями добилась уплотнения.
Устроенный террариум мы разместили в квартире на подоконнике с солнечной стороны. Для регулировки, либо полного исключения попадания прямого солнечного света, применялись горизонтальные жалюзи, установленные на окне (Приложение 9).
2.3. Определение видов обитателей.
После установки террариума я приступила к наблюдениям. Первое, что захотелось сделать - это определить все виды его обитателей. Используя энциклопедию и интернет, я установила, что в моём террариуме растут:
Черника обыкновенная - низкорослый кустарник семейства вересковые. Растет повсеместно в сосновых и смешанных лесах в затененных, болотистых местах.
Брусника обыкновенная - вечнозелёный кустарник высотой до 25 см. Любимое место произрастания в лесах на болотной кочке.
Земляника лесная - многолетнее травянистое растение из семейства розоцветных, достигает высоты 5-15 см. Она растет в лесу на светлых полянах и солнечных опушках.
Мох ягель. Это представитель группы лишайников. По форме напоминает причудливое миниатюрное дерево симпатичного светлого цвета.
Кукушкин лен - растение, относящееся к роду листостебельных мхов. Широко распространено в лесах средней и северной широты. Растет на болотистой местности и на мокрых лугах.
Кислица обыкновенная - неприхотливое многолетнее приземистое травянистое растение с тройными листочками. Многие его узнают под народным названием «заячья капуста» (Приложение 10).
При проведении дальнейших наблюдений я увидела, что в террариуме есть не только растения, но и насекомые. Они попали в террариум случайно, вероятно вместе со мхом и землей, в которой прятались днем. Я также определила их вид и сделала вывод, что это:
Жужелица чёрная лесная. Обитает в лесах. Хищный вид, который питается насекомыми, червями и брюхоногими моллюсками. Отличительной особенностью этого вида являются сросшиеся надкрылья. Эти жуки не способны летать (Приложение 11).
Божья коровка - любимый жучок садоводов, так как поедает вредную тлю. Их насчитывается более четырех тысяч видов. Мне попался самый распространенный вид - божья коровка семиточечная. У неё на красных надкрыльях семь черных точек (Приложение 12).
Наблюдению за жуками я уделила особое внимание, так как их нахождение в террариуме не было запланировано. Мне не хотелось, чтобы они погибли.
2.4. Наблюдение за образованием осадков.
Наблюдения в течение нескольких дней показали, что жизнь в террариуме пошла своим чередом. Растения не повяли, продолжают оставаться зелёными. Жужелица вечерами бегает по террариуму и радует своей непоседливостью. Божья коровка постоянно ползает по зеленым листочкам и служит для них украшением.
Первые солнечные дни привели в действие мою модель экологической системы. Я наблюдала круговорот воды в террариуме, точно такой же, как круговорот воды в природе.
Под воздействием солнца влага из земли начала испаряться. А образовавшийся пар оседал на холодных стенках и крышке террариума в виде многочисленных капелек воды. Эти капли постепенно увеличивались и стекали по стенкам вниз, тем самым попадая обратно на поверхность земли. Так в моем террариуме получилось смоделировать дождь (Приложение 13).
2.5. Жизнь растений и первый урожай.
Мои наблюдения за террариумом выявили некоторые проблемы, требующие вмешательства. Жизнь растений в моей замкнутой экосистеме не всё время была стабильна. На кустике земляники был цветок, из которого в природных условиях вырастает ягода. Но через две недели наблюдений я обнаружила, что земляника начинает вянуть. Причиной этому явился избыток влаги и недостаток солнечного света. Я сравнила свои наблюдения с природой и убедилась в этом. Действительно, в дождливое и пасмурное лето 2017 года многие растения страдали от этого.
Изучая данную проблему, я нашла рекомендации, что влажность в террариуме нужно отрегулировать. Для этого я несколько раз открывала плотную крышку террариума на несколько часов и давала испариться лишней влаге (Приложение 14). Таким образом, мне удалось подобрать оптимальную влажность внутри экосистемы. Это стало заметно по развитию растений и по круговороту воды. Если изначально террариум был постоянно с большими каплями воды на стенках, то после моего вмешательства осадки стали выпадать периодически и в необходимом количестве. Таким образом, удалось установить в террариуме нормальные «погодные условия» (Приложение 15).
При первом же открытии крышки террариума я выпустила в естественную среду обитания жужелицу и божью коровку. Мои наблюдения показали, что в террариуме нет кормовой базы для этих жуков, и они могут погибнуть. Для содержания насекомых делаются другие террариумы, открытые, позволяющие кормить обитателей.
Нормальный уровень влажности в террариуме благоприятно сказался на жизни растений. Только землянике не хватало солнечного света. В природе, в этом году, происходило то же самое. Постоянная пасмурная погода отрицательно сказалась на урожае этой вкусной ягоды.
Продолжая наблюдения за моделью экосистемы, я поняла, что все жизненные процессы растений происходят медленно. Чтобы увидеть изменения, я решила осматривать террариум один раз в неделю. И вот, через три недели, я обнаружила, что на ветке черники появилась зелёная ягода (Приложение 16). Для меня это была очень радостная новость. Можно сделать вывод, что в моей модели экологической системы работает не только круговорот воды, но и происходят все жизненно важные процессы в растениях. Таким образом, эксперимент по созданию действующей модели экосистемы удался. Этот вывод подтвердился ещё раз через неделю. При очередном наблюдении я обнаружила, что ягода черники созрела. Она налилась и стала темно-синего цвета (Приложение 17). Кроме этого в углу террариума, где я положила небольшой корень от старого дерева, выросли два маленьких гриба (Приложение 18). Можно сказать, что я получила первый урожай.
2.6. Изменения с наступлением осени.
Созревшая ягода черники упала с куста в середине сентября. Так же как и в природе. Интересно будет понаблюдать, вырастет ли из неё новый куст черники весной.
В террариуме наступила осень. Из-за коротких и пасмурных дней количество получаемого света резко сократилось. Температура окружающего воздуха уменьшилась. Все растения сбросили листочки и приготовились к зиме. Только мох остаётся зелёным, так как это растение приспособилось жить по всей планете. Ему не страшны низкие температуры, а также недостаток света и влаги.
Я с нетерпением жду наступления весны, чтобы наблюдать пробуждение жизни в моей маленькой модели большого мира. Думаю, что получу новые интересные результаты и массу радостных эмоций от проделанной работы.
Заключение
По результатам проведённого исследования я узнала много интересного об экологической системе нашей планеты Земля. У меня получилось создать модель небольшой экосистемы, которая функционирует и позволяет делать познавательные наблюдения. В моей комнате есть зелёный уголок, который также является маленькой лабораторией. Благодаря наблюдениям, я справилась с задачей исследования и знаю, что на рост растений влияет количество света, уровень влажности и температура окружающего воздуха.
Вы также можете сделать вечный террариум. И не обязательно из аквариума. Можно использовать простую стеклянную банку, маленькую баночку от детского питания, бутылку и многое другое. Стильный террариум получается даже из старой лампочки. Главное, чтобы была плотная крышка и прозрачные стенки.
Известный британский садовник Девид Латимер изготовил вечный террариум из большой стеклянной бутыли. В 1972 году он её закрыл и с тех пор ни разу не открывал. В настоящее время растения продолжают в ней жить и заполнили весь объем бутыли (Приложение 19).
Такой удивительный, практически идеальный замкнутый цикл жизни, давно заинтересовал ученых. Они разрабатывают программу использования и адаптации растений в космосе. Полученные результаты ученые применяют для создания замкнутой экосистемы внутри целой космической станции, где работают люди-космонавты (Приложение 20).
Самые интересные моменты моего исследования я отобразила в видеофайле (Приложение 21), ссылка на Яндекс.Диск
https://yadi.sk/i/WuV6LqSJKDxDYQ
Список литературы
1. Ананьева Е.Г., Миронова С.С. Земля: Полная энциклопедия - М.: Эксмо, 2010. - 256 с.
2. Плешаков А.А. От земли до неба: атлас-определитель для учащихся нач. кл. - 6-е изд. - М.: Просвещение, 2005. - 222с.
3. Электронный ресурс http://fb.ru/article/199844/ekosistemyi-vidyi-ekosistem-
raznoobrazie-vidov-prirodnyih-ekosistem
4. Электронный ресурс http://gribnikoff.ru/vidy-gribov/sedobnye/yagel/
5. Электронный ресурс https://ru.wikihow.com/сделать-террариум-для-растений
Приложение 1
Аквариум объемом 40 литров из прозрачного прочного стекла.
Приложение 2
В лес за растениями для террариума.
Приложение 3
Различные виды мха и низкорослых папоротников.
Приложение 4
Кустики черники.
Приложение 5
Брусника и земляника.
Приложение 6
Дренаж для удержания влаги и воздуха.
Приложение 7
Засыпан слой песка.
Приложение 8
Растения посажены в террариум.
Приложение 9
Выбрали место для террариума.
Приложение 10
Виды обитателей террариума.
Приложение 11
Жужелица чёрная лесная.
Приложение 12
Божья коровка семиточечная.
Приложение 13
Образование осадков в террариуме.
Приложение 14
Регулирование влажности в террариуме.
Приложение 15
В террариуме нормальные «погодные условия».
Приложение 16
Появление зелёной ягодки на ветке черники.
Приложение 17
Ягода черники созрела.
Приложение 18
На корне от старого дерева выросли два гриба.
Приложение 19
Вечный террариум Девида Латимера.
Приложение 20
Экосистема внутри космической станции.
Приложение 21
Видео о моём террариуме
Ссылка на Яндекс.Диск https://yadi.sk/i/WuV6LqSJKDxDYQ